种群生态学

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生态学种群的组成和结构

生态学种群的组成和结构

种群波动可能导致种群数量的 增加或减少,从而影响种群的 生存和繁衍。
种群消亡
01
种群消亡是指种群数量的减少,最终导致种群的灭 绝。
02
种群消亡可能是由于环境恶化、资源枯竭、竞争失 败、捕食压力增加等因素引起的。
03
种群消亡是一个渐进的过程,通常由一系列负面因 素累积导致。
04 种群的遗传结构
遗传多样性
突变
指基因在复制过程中发生 的随机变化,包括点突变、 染色体变异等。
意义
基因流和突变是种群进化 的重要驱动力,有助于增 加种群的适应性和进化潜 力。
物种形成和进化
物种形成
指新物种的起源和形成,通常是 由于种群间遗传差异的积累和生
殖隔离机制的建立。
进化
指物种在长期演化过程中发生的形 态、生理和行为等方面的变化。
种群的分布特征
要点一
总结词
种群的分布特征包括种群的地理分布、空间格局和生态位 等。
要点二
详细描述
种群的地理分布是指种群在地理空间上的位置和范围。空 间格局则是指种群在空间中的分布状态,包括均匀分布、 随机分布和集群分布等。生态位是指种群在生态系统中的 地位和作用,包括它们的食物来源、栖息地和其他与生存 和繁殖相关的生态关系。这些分布特征对于理解种群的生 态学和演化具有重要的意义。
在理想条件下,种群呈指数增长,即随着时间 的推移,种群数量以恒定的速率增长。
然而,在实际生态系统中,种群增长受到资源 限制、竞争、疾病和捕食等多种因素的影响, 导致种群增长曲线呈逻辑斯谛增长。
种群波动
种群波动是指种群数量在一定 时间内的周期性变化。
种群波动可能是由于环境条件 的变化、食物供应的季节性变 化、繁殖周期等因素引起的。

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集合种群定义为一个在一定时间内具有相互作用的局域种 群的集合;
集合种群动态特征表现为局域种群的连续周转、局域灭绝 和再侵占。
集合种群判断
要判断一组局域种群是否为一个集合种群,必须要知道这 些局域种群中的一些种群会在生态时间内灭绝;
某一局域种群灭绝后会有一些个体从临近种群中迁移过来, 重新占领该斑块。
随着时间推移,集合种群整体的数量变化小于各局域的数量变化。
Levins关于集合种群的定义
Levins将集合种群(metapoputation)定义为“种群的种 群( a population of populations) ”,也即一个相对独 立的区域内各局域种群( local population)的集合,各局 域种群通过一定程度的个体迁移成为整体。
种群是物种的基本单位
种群是物种在自然界中存在的基本单位。在自然中,门纲 目科属种等分类单元是按物种的特征及进化中的亲缘关系 来划分的,唯有种才是真实存在;
从进化观点看,种群是一个演化单位; 从生态学观点看,种群又是生物群落的基本组成单位 。
种群是构成群落的基本单位
种群也是构成群落的基本单位。任何一个种群在自然界都不能孤立存 在,而是与其他物种的种群一起形成群落;
如果方差=均数,则为随机分布; 方差>均数,则为集群分布; 方差<均数,则为均匀分布。
空间分布指数法
空间分布指数(index of dispersion)就是由方差和均数 的关系决定的,即 I (空间分布指数) = V (方差) / M (均数)
空间分布指数常被用来检查种群的分布型, 当I=1,随机分布 当I<l,均匀分布(比随机分布更均匀) 当I>1,集群分布(比随机分布更集群)
种群生态学
种群生态学(Population ecology)或称种群生物学 (Population biology)是以同种个体群为对象,研究其 数量动态、分布、生活习性、特性分化及发生发展的一门 学科;

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第二节 种群的增长 或称种群的生长速率和生长型
目的和内容:认识种群数量上的动态,用数学 模型加以描述,进而分析其数量变动规律,预测 未来数量动态趋势.
按时间函数的连续或不连续,可分两类.
一、种群的几何级数增长(世代离散性生长模型)
适应: 一年一个世代,一个世代只生殖一次
R0=Nt+1/Nt Nt: 种群在t时刻的数量; Nt+1: 种群在t+1时刻的数量; R0: 每个世代的净生殖率(繁殖速率)
二、种群的指数增长(世代连续性生长模型)
适应: 世代重叠,生活史短,无特定繁殖期 在无限环境中的几何增长;繁殖速率恒定 可用微分方程表示: dN/dt=(b-d)N dN/dt: 种群的瞬时数量变化 b、d: 每个体的瞬时出生率、死亡率 b-d=r: 瞬时增长率(内禀增长率:种群固有的内 在增长能力)
集群分布
二、 种群的基本特征
3、种群的出生率和死亡率 (1)出生率
生理出生率(最大出生率):在理想条件下所 能达到的最大出生数量.
生态出生率(实际出生率):在一定时期内,种 群在特定条件下实际出生数量.内外因素共同作 用影响的结果. 影响出生率的因素: a.性成熟速度; b.每次产 仔数; c.每年生殖次数; d.生殖年龄的长短.
均匀分布:个体间的距离比随机分布更为一致. 可看作是随机分布的特例.
集群分布:个体呈疏松不均匀的分布. 又称聚集分 布. 是最常见的类型.
集群分布一般可分为核心分布型和负二项分布型 核心分布型(奈曼分布): 分布不均匀,个体形成很
多小集团或核心,核心之间的关系是随机的. 其概率公式可表示为:
二、 种群的基本特征
四、特定时间生命表
又称静态生命表.生命表中常见的形式. 适用:于世代重叠的生物,在人口调查中也常用 优点: ①容易使我们看出种群的生存、生殖对策;

种群生态学专业-概述说明以及解释

种群生态学专业-概述说明以及解释

种群生态学专业-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容应该简要介绍种群生态学专业的基本概念和背景。

可以参考以下内容:种群生态学是生态学的一个重要分支,研究的是同一物种在特定地理区域内的数量、分布、结构和相互关系等方面。

种群生态学的研究对象主要包括动植物种群,通过对种群数量和分布的调查、对种群结构和生长等方面的观察以及对种群间相互作用的分析,来揭示生物种群的形成、变化和维持的规律。

种群生态学的研究方法包括野外调查、实验观测、数学建模等。

野外调查是通过对野外不同地点和时间的采样调查来获取数据,从而了解种群的数量和分布情况。

实验观测是通过在受控条件下对种群进行观察和实验,揭示种群的生长规律、种群动态的机制等。

数学建模则是利用数理统计和数学模型来分析种群生态系统的演变和动态过程。

种群生态学在生态学和环境科学研究中具有重要的意义和应用价值。

通过研究种群的数量和分布情况,可以评估生物多样性的状况和生态系统的健康状况,为保护和管理自然资源提供依据。

同时,种群生态学的研究成果也对生态系统的恢复和保育具有重要指导意义。

种群生态学还可以揭示不同物种之间的相互关系和相互作用,进一步理解生物群落和生态系统的结构和功能。

未来的种群生态学研究将面临更多挑战和机遇。

随着技术的不断进步,种群生态学研究将更加深入和精细化,如遗传测序技术的应用将有助于揭示种群遗传结构和适应性的演化,遥感技术的应用将有助于揭示种群的空间分布和变化趋势。

此外,与其他学科的交叉融合也将推动种群生态学的发展,如生物信息学、生态遗传学等。

种群生态学将继续为生态学和环境科学的研究和实践提供重要支持。

1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构进行阐述种群生态学专业的相关内容:第一部分:引言本部分将会对种群生态学专业进行整体概述,并介绍本文的结构和目的。

第二部分:正文2.1 种群生态学的定义和背景在本小节中,将会对种群生态学的定义进行阐述,包括对种群生态学的研究对象和背景的介绍。

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种群生态学
构件生物:受精卵首先发育成一个结构单位或构 件,然后发育成更多构件,具有一定的空间结构 和地下分布格局。高等植物,营固着群体生活的 珊瑚、苔藓虫等。构件生物的数量统计必须在个 体数和构件数两个层次上进行。
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Basic Ecology
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自然种群的三个基本特征:
1.空间特征:种群具有一定的分布区域
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Basic Ecology
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Basic Ecology
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生命期望Life expectancy:指进入x龄期的个体, 平均还能活多长时间的估计值,也称为平均余年。
保险上的应用
2 静态生命表Static life table:是根据某一特定时 间对种群作一年龄结构调查资料而编制的。也称 特定时间生命表或垂直生命表(Time-specific or vertical life table),个体出生于不同年,经历了 不同的环境条件。
两类:1、世代不相重叠,种群增长是不连续的, 差分方程;2、世代重叠,增长连续,微分方程
1 种群离散增长模型
1)模型假设:增长是无界的;世代不相重叠;没 有迁入和迁出;不具年龄结构
2)模型: Nt+1= Nt或 Nt=N0 t 3)参数: >1种群上升; =1种群稳定;0<<1种
群下降; =0,雌体没有繁殖,种群在一代中灭亡。
2.数量特征:每单位面积(或空间)上的个 体数量(即密度)及变动
3.遗传特征:种群具有一定的基因组成 (是一个基因库),以区别于其它物种, 但个体在遗传上有差异,基因组成也在 变动中
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Basic Ecology
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不是个体的简单相加:有机体之间相互 作用,整体上呈现组织结构特性

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世界人口分布
Population Structures by Age and Sex, 2005
Less Developed Regions
Millions More Developed Regions
Age
Male
Female
80+ 75-79 70-74 65-69 60-64 55-59 50-54 45-49 40-44 35-39 30-34 25-29 20-24 17-19 10-16
种群的密度:单位面积、单位体积或单位 生境中个体的数目。
4.2.1.2 种群的数量统计
• 划分研究种群的边界 • 样方法(Quadrat method) • 对不断移动位置的动物,可应用标记重
捕法(Capture-recapture method)
Quadrat method
草原
Capture-recapture method
5-9
0-4
Male
300 200 100 0 100 200 300
300
100
Female
100
300
Source: United Nations, World Population Prospects: The 2002 Revision (medium scenario), 2003.
性比
-
Mortality
-
Emigration
4.2.2.1 年龄、时期结构和性比
年龄锥体 时期结构 性比
年龄锥体的3种基本类型
100 年龄
95(岁)
90

85
80
75 70 65 60 55 50 45 40

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第三章种群生态学第一节种群概述一、种群的定义种群(population):在一定时间内占据一定空间的同种生物个体的集合。

种群是物种存在的基本单位;种群是生物群落的基本组成单位;种群是物种进化的一个演化单位。

概念中时间和空间的界限,随研究工作者的方便而定。

二、自然种群的三个基本特征1、空间特征种群具有一定的分布区域,即占据一定空间。

分布区受非生物因素(气候、水文、地质)和生物因素(种间竞争、捕食、寄生)的影响。

2、数量特征种群具有一定数量组成,且是变动的。

种群大小通常与该物种营养级及其生态学、生物学特性相关。

如捕食者种群个体数量总比猎物种群个体数量为少。

3、遗传特征种群具有一定的基因组成,即一个基因库,区别于其他物种,但基因组成同样是处于变动之中。

三、种群生态学理论的主要来源来源于人口统计学和应用昆虫学。

英国人Graunt是近代人口统计学的创始人,1662年他进行了人类种群数量研究。

Malthus(1798)发表《人口论》指出人口按几何级数增长。

英国昆虫学家Ross(1908)用表示病原体、传染病按蚊与人类数量的相互关系的数学式描述了疟病流行。

提出公式即是Lotka-Volterra模型的原型。

1889年,Koebele引进澳洲瓢虫防治吹绵蚧获得成功。

从此应用昆虫学开始研究天敌与害虫的相互关系,这方面的研究促进了种群生态学发展。

四、种群生态学的研究内容种群的空间格局;种群的数量动态及其调节;种群的空间动态(扩散、迁移)及其调节; 种群间相互作用。

五、种群生态学的研究目的了解种群密度的水平;了解种群数量变动及其原因;了解种群的空间分布;了解种群间相互作用及协同进化的问题。

六、种群的研究方法野外观察分析、解释、假说实验研究(验证)数学模型研究种群动态:指种群数量在时间和空间上的变化。

1、有多少(数量和密度)2、哪里多?哪里少?(分布)3、怎样变动?(数量的变动、扩散迁移)4、为什么这样变动?(种群调节)种群动态的研究意义1、预报流行病的发生及发生强度;2、确定渔捞量;3、确定毛皮收获量;4、合理的放牧制度(时间及强度);5、确定林场的采伐量;6、珍稀濒危野生动物的保护。

生态学种群及其基本特征

生态学种群及其基本特征

000
3龄(3) 1922 0.044 0.010 0.240 3.284 -1.4 0.12
000
4龄(4) 1461 0.033 0.004 0.110 3.165 -1.5 0.05
000
成虫(5) 1300 0.030
3.114 -1.5
22617 17 0.50
注:净增率Ro=∑lxmx=∑Fx/n0
3
构件生物 (modular organism):受精卵先发育 成构件,再发育成更多构件,形态、发育不可 预测。
群体状态动物、植物。
无性系分株 (ramets):构件生物个体连接部分 死亡后形成旳分离个体。
不同学科旳用语:群体(遗传学)、居群 或繁群、个体群(日本)
4
种群生态学
研究种群旳数量、分布以及种群 与其栖息环境中非生物原因和其 他生物种群之间旳相互作用
径,比年龄构造更有效。 构件生物旳年龄构造 性比 (sex ratio)
21
年龄构造:某一年龄群个体数/种群个体总数 年龄锥体:横柱表达从下到上幼体到老年,宽度表达年龄
组个体数量
增长型:幼多,老少,种群较年轻,出生率>死亡率。 稳定型:幼≌中≌老,出生率≌死亡率。 下降性型:幼体百分比很小而老体个体旳百分比较大,死
5
2. 自然种群旳基本特征
空间特征:种群具有一定旳分布区域 数量特征:每单位面积(或空间)上旳个体
数量(即密度)及变动 遗传特征:种群具有一定旳基因构成
6
二、种群动态
种群动态:研究种群数量在时间上和空间 上旳变动规律。
(一)种群旳密度和分布 (二)种群统计学 (三)种群增长模型 (四)自然种群旳数量变动
森林中植物为竞争阳光(树 冠)和土壤中营养物(根际)
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Ki——常数。 最后产量恒值法则的原因是在高密度情况下植株之间的光、水、 营养物的竞争十分激烈,在有限的资源中,植株的生长率降低, 个体变小。
-3/2自疏法则
随着播种密度的提高,种内对资源的竞争不仅影响到植株生长发 育的速度,也影响到植株的成活率。在高密度的样方中,有些植 株死亡了,于是种群开始出现“自疏现象” 。 日本学者Yoda等(1963)把自疏过程中存活个体的平均株干重 (W)与种群密度(d)之间的关系用下式来表示:W=Cd-a 英国生态学家J.L.Harper(1981)等对黑麦草(Lolium perenne)的 研究发现a为一个恒值等于2/3。因此被称为-3/2自疏法则。
生命表
动态生命表(dynamic life table):根据大约同一时间出生的一
组个体(同生群)从出生到死亡的记录编制的生命表称同生群
生命表。 静态生命表(static life table) :根据某一特定时间对种群作 一年龄结构调查数据而编制的生命表称表态生命表。 综合生命表(complex life table):包括了出生率的生命表称综合
指数模型和逻辑斯谛增长
K
K=1000
环境阻力
种 群 大 K 小—
2
dN dt
=rN
dN K-N =rN dt K
时间
自然种群的数量变动
(一)种群增长 (二)季节消长 (三)不规则波动 (四)周期性波动 (五)种群的暴发 (六)种群平衡 (七)种群的衰落和灭亡 (八)生态入侵 (一)非密度制约气候学派 种群调节 (二)密度制约生物学派 (三)内源性调节学说-自动调解学说
竞争、捕食作用
寄生、共生
生命表
种群的定义
种群(population)是在同一时期内占有一定空间的 同种生物个体的集合。
单体生物:每一个个体都是由一个受精卵直接发育而 来,个体的形态和发育都可预测的生物。
单体生物(unitary organism)
种群
构件生物(modular organism)
构件生物
构件生物:受精卵首先发育成一结构单位或构件,在此基础上发育 出更多的构件,形成分支结构,形态和时间是不可预测的。
自然种群特征

空间特征 数量特征 遗传特征
物种与种群的关系
群落
种群
物种 A
1
2
3
A1
A2
A3
B
C
B1
C2
B3
C3
种群是物种在自然界中存在的基本单位
种群的密度、分布及其数量统计
r-对策和k-对策
k-对策者:种群保持在k值临近,出生力降低,相应地存
活率增加,有亲代关怀,防御和保护幼体的能力较强 ,寿命长和个体大。
人类种群扩散
种群的增长模型
种群生态学研究的核心是种群的动态问题。反映种群动态的 客观现象是一大堆数量问题,因此常常用数学模型。 在数学模型研究中,生态学工作者最感兴趣的不是特定公式 的数学细节,而是模型的结构,即哪些因素决定种群的数量
大小,哪些参数决定种群对自然和人为干扰反应的速度等。
注意力应集中于模型的直观生物学背景,建立模型的生物学 假设。
种群扩散
种群扩散(dispersal)扩散是种群动态的一个重要方面,通过作用
扩散可以使种群的个体迁出和迁入,从而增加或降低当地种群的
密度。 种群的扩散可通过:风、水、动物等途径。 种群扩散的原因多种,如集群和扩散性;气候变化分布区扩大;食 物资源变化;河流和洋流的作用;人为因素等。
种群扩散的意义:减少种群压力,扩大分布区,形成新种。
+ + + + +
0 0 + +
两个种群直接相互抑制
资源缺乏时的间接抑制 种群1受抑制,种群2不受影响 寄生的种群1得利,被寄生的种群2受抑制 捕食的种群1得利,被捕食的种群2受抑制 种群1(共栖者)得利,种群2(宿主)不受影响 相互作用的两个种群均有利,但不发生依赖关系 对双方都有利,并相互依赖
中性
年龄结构
年龄结构:不同年龄级的个体在种群中所占的比例。
种群的年龄结构对种群的出生率、死亡率有很大影响。通常,
如果其他条件相等,种群中具有繁殖能力年龄的成体比例较大 ,种群的出生率就越高;而种群中缺乏繁殖能力的年老个体比
ห้องสมุดไป่ตู้
例越大,种群的死亡率就越高。
年龄结构
年龄金字塔 :以从小到 大各年龄级个体所占比例 绘成的图。 增长型、稳定型、衰退型
能量分配和权衡
完美的假定生物( hypothetical organism )即“达尔文魔鬼”应 该具备可使繁殖力达到最大的一切特征——在出生后短期内达到大
型的成体大小,生产许多大个体后代并长寿。但是这种“达尔文魔
鬼”(Darwinian demons)不存在,因为不可能使生活史的每一特 性都这样达到最大。
竞争
直接
竞争
资源利用
捕食
寄生
偏利共生
一方有利,一方无害
互利共生
生活史概念
是指生物一生中生长和繁殖的模式。生活史的关键组合是个体 大小,生长率、繁殖和寿命。 一些种类能活成百上千年如红豆杉,有些种类则寿命很短; 一些种类,如鲸和加利福尼亚红杉身体巨大,而另一些身体 则微小; 一些种类,如真菌或远洋鱼类生产许多小型后代,而另一些 生产数量虽小,但个体较大。
能量分配和权衡
就能量分配而言,个体将获得的能量分配于维持存活、生长和
繁殖,在总能量恒定的条件下,必须在不同生活史组分间进行 “权衡”。
权衡Trade-off
肉—战士--敏捷
能量分配和权衡
绝育手术、晒田控制无效分蘖
r-对策和k-对策
密度制约性自然选择就是自然选择压力与种群密度有关,常称为
k-选择,脊椎动物和木本植物接近K对策生物。
证。 并且保证一定的样方数量。如底栖动物的调查。
绝对数量统计

标志重捕法:
M :N=m:n
N=(Mn)/m
相对数量统计-仅表示数量的多少
1.捕捉法: 散放于地面的捕鼠夹; 捕捉地面动物的陷阱。
相对数量统计
2.粪堆计数法:常用于调查兔、鹿等中、大型狩猎动物,其方法
包话计数样方或线路上的粪堆数目。
时间t处的种 群个体数
曲线对原点的相对位置,值 取决于N0
种群的逻辑斯谛增长
模型行为:该曲线在N=K/2处有一个拐点,曲线可划分为:A 开
始期(潜伏期)(N→0),B 加速期(N→K/2) ,C 转折期(N=K/2)
,D 减速期(N→K) ,E 饱和期(N=K)
K
Nt
A
B
C
D
E
K/2

t
种群的逻辑斯谛增长
种群 变化率
当比率增加时,种群增长 变慢
dN/dt=Nr(1-N/K)
种群个体 数量
瞬时增长率(每员 增长率) 环境容纳量
(1-N/K)所代表的生物学含义是“剩余空间”,即种群可利用、
但尚未利用的空间。
种群的逻辑斯谛增长
间隔或世 代的长度
环境容纳量
瞬时增长率(每 员增长率)
Nt=K/(1+ea-rt)
布极不均匀,呈块状或呈簇、成 群分布。
60
Y (m)
微地形的差异
40
种子不易移动而使幼树在母树 周围或无性繁殖
20
动物和人为活动的影响
0 0 20 40 60 80 100
资源分布和动物的社会行为
X (m)
空间分布格局
100
香楠
80
尺度影响分布格
60
Y (m)
局,大尺度一般
40
呈聚集分布,小
生命表。
动态生命表
对1959年固着的种群,进行逐年观察,到1968年全部死亡
静态生命表
种群增长率r和内禀增长率rm
种群增长率:
r=lnR0 /T

T为世代时间,指种群
中子代从母体出生到子
代再产子代的平均时间 ,R0为经过一个世代后
的净增长率。
内禀增长率:理想条件下,稳定年龄 结构的种群所能达到的最大增长率。
种群的增长模型
非密度制约种群增长模型
在资源充分(无限的环境(unlimited environment))的情 况下,种群的增长不受密度制约,种群以几何指数增长。根据种 群世代重叠与否,又可分为两类:
离散增长模型 连续增长模型
离散几何增长模型
N1 = N0 λ1; N2= N0λ
2
N3 = N0 λ3
的,并且某一个体的存在
不影响其他个体的分布。

随机分布比较少见 ,因为 在环境资源分布均匀,种 群内个体间没有彼此吸引
随机分布
或排斥的情况下 ,才产生 随机分布
空间分布格局
均匀分布:在 自然界中较少 见,形成原因 主要是种群内 个体间的竞争
荒漠猪毛菜
空间分布格局
100
鼎湖血桐
80
聚集分布:种群内个体在空间分
尺度随机分布
20
0 0 20 40 60 80 100
X (m)
阿利氏群聚原则
种群密度过密不利 于生存、繁殖
种群密度过疏不利
于生存、繁殖
存活率及存活曲线
Ⅰ型:凸型的存活曲线,表 示种群在接近于生理寿命之 前,只有个别的死亡。 Ⅱ型:呈对角线的存活曲线 ,表示各年龄死亡率相等。 Ⅲ型:凹型的存活曲线,表 示幼体的死亡率高,以后死 亡率低。 r-k
例如:不同生境,粪堆数量差异
相对数量统计
3.鸣叫计数:主要适用于鸟类。 4.皮毛收购记录:
5. 计数动物活动所遗留的痕迹:诸如土丘、洞穴、
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